SpO₂ 寫作大寫的 S 和 O、小寫的 p 加下標 2：S 代表 saturation（飽和度），p 代表 pulse（脈搏），即用脈搏血氧儀測得的飽和度。前面的字母很重要：SaO₂ 是分析儀從動脈血中測得的同一個量，ScvO₂ 則來自中心靜脈，它們的數值各不相同。
血氧飽和度是被氧佔據的血紅素所佔的比例，而不是血液中氧的數量：貧血時 SpO₂ 可以是 99 %，組織卻仍然缺氧。它也不是以 mmHg 表示的氧分壓 PaO₂——兩者通過一條 S 形曲線相聯絡，飽和度 97 % 時 PaO₂ 約為 90 mmHg。
左邊，帶指甲的指尖夾在發光二極體和光電二極體之間：660 nm 的紅光和 940 nm 的紅外光交替閃亮，穿過手指，而指中的動脈隨心跳搏動。右邊的小螢幕上，脈搏波的掃描曲線不斷推進，心跳標記閃爍，下方刻度的滑塊最終停在 97 %——健康人在海平面的通常飽和度。
單位頁
氧合血紅素比例 · 脈搏 第 1/1 頁 · 修訂 2026-09脈搏血氧測定 SpO₂ · % · min⁻¹
無量綱量 · 搏動的動脈血中氧合血紅素的比例，%；脈搏——每分鐘搏動次數
兩盞能看穿血液的小燈
1972 年，東京日本光電（Nihon Kohden）公司的工程師青柳卓雄試圖根據染料在血液中被稀釋的過程來測量心輸出量，卻被一種干擾弄得心煩：透過耳朵的光訊號隨著脈搏抖動。他意識到這種抖動恰恰是一份禮物——只有動脈血在搏動，如果只看兩種顏色的光中起伏的那一部分，皮膚、骨骼和靜脈就會自動從計算中消失。
脈搏血氧儀就這樣誕生了：一個夾子，幾秒鐘內就能顯示動脈中百分之幾的血紅素攜帶著氧。到 1980 年代末，它已成為麻醉中的必備監測；在 2020 年的大流行中，它又成了千百萬人的家用儀器——也正是那時人們發現，對於深色皮膚的人，它更常在血氧已經偏低時仍顯示正常。
本頁讓光穿過手指，展示兩條脈搏波如何變成一個百分數，並剖析誤差從何而來、監管機構如何應對。
01 · 定義
兩種光 · 比值 R · 校準SpO₂ 是氧合血紅素在能夠運輸氧的血紅素中所佔的比例，根據穿過組織的光測得。氧合血紅素呈鮮紅色，對 660 nm 的紅光吸收少，對 940 nm 的紅外光吸收較多；還原血紅素則正好相反。兩種吸收之比就說明有多少血紅素與氧結合。
為了排除皮膚、骨骼和靜脈血，儀器對每種顏色只取訊號的搏動部分 AC，併除以恆定部分 DC，再用紅光的比值除以紅外光的比值。得到的是一個無量綱數 R，即「比值的比值」：它越大，飽和度越低。
光在手指中的散射過於複雜，無法從物理上由 R 推導出百分數，所以這種關係靠實驗確定：志願者吸入低氧混合氣體，同時抽取動脈血，「R—SaO₂」資料點構成寫入儀器的校準曲線。簡化來看，它接近直線 SpO₂ ≈ 110 − 25·R。
儀器看得見什麼，看不見什麼
左邊是一臺真正的指夾式脈搏血氧儀，夾在按蒙公克膚色量表著色的手指上：上蓋的螢幕顯示飽和度和脈搏，外殼上的剖面則展示紅光和紅外發光二極體如何輪流照透指尖、穿過搏動的動脈到達光電二極體。右邊是床旁監護儀，顯示光電二極體所見的兩條脈搏波：波幅就是 AC，基線偏移就是 DC。滑塊設定動脈血的真實飽和度、皮膚色素、灌注和脈搏；儀器給出自己的讀數，本頁將它與真實值比較。
用淺膚色志願者做的校準
黑色素對紅光的吸收明顯強於紅外光，在深色皮膚中，到達搏動動脈並返回的紅光更少，訊號變弱併發生偏移。如果校準曲線主要是在淺膚色志願者身上建立的，儀器就不會考慮這一偏移，從而高估飽和度，而且在數值低、誤差最危險的時候高估得最多。2020 年 NEJM 上的一項研究表明，隱匿性低氧血症——SpO₂ 為 92—96 % 而真實 SaO₂ 低於 88 %——在黑人患者中的發生率是白人患者的三倍。
02 · 換算
曲線 · 準確度 · 海拔從百分數到氧分壓
輸入飽和度、氧分壓或比值 R，本頁會按血紅素氧解離曲線在它們之間換算，顯示在儀器允許誤差下真實 SaO₂ 可能落在什麼範圍，以及在高海拔處應預期怎樣的飽和度。
記憶口訣：飽和度 90 % 約相當於 60 mmHg 的氧分壓，低於這一點，曲線便陡然下墜。
一氧化碳與血紅素結合成碳氧血紅素，它在 660 nm 處看起來幾乎和氧合血紅素一樣，因此中毒時脈搏血氧儀顯示正常的 98 %，而血液中的氧其實不足。高鐵血紅素則相反，無論真實飽和度是多少，都把讀數拉向 85 %；這兩種情況下，只有血氣分析儀中的 CO-血氧儀才能給出真實值。
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04 · 測量儀器
耳 · 指夾 · 手錶 · CO-血氧儀看見血液顏色的四種方法
給不戴氧氣面罩的飛行員的儀器
戰爭期間，格倫·公尺利坎製造了耳式血氧計，用來提醒飛行員在高空缺氧。耳垂被加熱，使其中的血液幾乎成為動脈血，儀器比較紅光和綠光；它能工作，但很不穩定，需要對每個人單獨校準，因為當時還不會分離訊號的搏動部分。
青柳的指夾
指夾中的兩個發光二極體輪流點亮，有時中間留一段間隙，讓光電二極體測量室內的背景光，於是儀器每秒獲得數百次三個訊號。它從紅光和紅外光的波中提取搏動部分，計算 R，在幾秒鐘內取平均，再按校準表換算成百分數，而波的週期給出脈搏。
不穿透組織的光
手錶無法把手腕照透，因此發光二極體和光電二極體並排放置，儀器捕捉從皮下向後散射的光。用這種方式測脈搏相當可靠，多用綠光；但飽和度的準確性較差：訊號較弱，手腕會動，而且大多數這類裝置並不是醫療器械。
評判指夾的標準
在血氣分析儀中，動脈血被溶解，放進比色杯，用幾十種波長的光照射，於是儀器能分別區分氧合血紅素、還原血紅素、碳氧血紅素和高鐵血紅素。它測得的 SaO₂ 就是真實值，用來校準和檢驗脈搏血氧儀；在有疑問時，醫生會抽取動脈血，而不是相信指夾。
05 · 書寫規則
Sp 和 Sa · 百分數 · 氧O₂ 前的字母說明了儀器
記錄飽和度時要註明來源、取整的百分數和條件——患者是呼吸空氣還是在吸氧。
右邊第一行丟掉了大小寫、下標和百分號；第二行把飽和度和氧分壓混為一談；第三行在指夾和血氣分析儀之間畫了等號，而儀器的允許誤差有好幾個百分點。第四行把被佔據的血紅素比例稱作氧的數量，第五行賦予儀器它並不具備的十分位精度，第六行用赫茲寫脈搏，而每分鐘 72 次就是 1.2 Hz。
06 · 相鄰單位
壓力 · 波長 · 頻率SpO₂ 的鄰居有：毫米汞柱，血液中的氧分壓用它來測量；奈米，表示各種血紅素在顏色上產生差異的波長；以及每分鐘搏動次數，由同一臺儀器根據脈搏波計數。
通過血紅素的 S 形解離曲線與飽和度相聯絡。
660 和 940 nm 選在各種血紅素差別最大的地方。
根據脈搏波週期得出的脈搏，與心跳頻率相同。
07 · 歷史部分
檔案 · 從耳垂到 FDA干擾如何變成主訊號
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儀器多常漏掉缺氧
柱高是 SpO₂ 為 92—96 % 而真實 SaO₂ 低於 88 % 的配對測量所佔比例，分別對應 Sjoding 等人研究（NEJM 2020）中的白人和黑人患者；刻度從零到 12 %。邊框環繞各柱。
螢幕上的數字相同，發生率卻相差三倍——正是在這項研究之後，監管機構重新審視了試驗要求。
以人為校準的儀器
脈搏血氧儀沒有可以放進指夾的標準器：每個型號的校準曲線都在活人身上測得——在實驗室中讓他們逐步缺氧，同時抽取動脈血。ISO 80601-2-61 標準要求至少十名健康志願者，在 70 到 100 % 的範圍內取得數百對資料點，準確度以均方根差 Arms 表示：監管機構允許的上限是三到四個百分點。
薄弱環節在於這十個人的構成。舊規則只要求少數幾名深色皮膚的志願者，通過試驗的儀器幾乎沒有在他們身上檢驗過；整組的平均誤差看起來很小，而針對部分人群的系統性偏差就溶解在其中。
在 2020—2022 年的研究之後，FDA 召集了專家諮詢委員會，提議在覆蓋整個色素範圍的人群中測試儀器，按皮膚顏色客觀評估色素而不是靠問卷，並分別報告每個組別的準確度。於是，公平問題第一次成了計量問題：校準是為誰做的。
一滴酸改變果汁的顏色，鹽為火焰染色，水被輕敲一下就結冰。下面是 Simetrium 的全部頁面，按學科和字母順序排列。
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